發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計與傳動部分探討

陳珍 許剛

摘 要： 發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的靈活性，關(guān)系著整個結(jié)構(gòu)的使用性能，做好整體結(jié)構(gòu)和傳動部分的設(shè)計把控，有著重要的意義?，F(xiàn)根據(jù)發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計實踐，分析整個架體的設(shè)計和傳動部分，總結(jié)設(shè)計的要點，共享給相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞： 發(fā)動機;拆裝翻轉(zhuǎn)架;傳動部分

中圖分類號： U472.46? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼： A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.10.023

0 引言

從發(fā)動機維修角度分析，很多操作依靠人工不僅費力且難以保障維修操作到位。利用發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架，可實現(xiàn)靈活翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)360°全面維修，能夠為汽車維修廠與維修教學(xué)等，提供有力的工具，極大地提高維修作業(yè)的效率。

1 發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動部分分析

從汽車行駛的角度分析，發(fā)動機負責(zé)提供動力來源，受到行駛環(huán)境和各類因素的影響，極易產(chǎn)生故障，進行維修時要進行拆裝與移動等操作。由于發(fā)動機質(zhì)量重體積大，需借助有效的工具。傳統(tǒng)作業(yè)中，使用手動扭桿式翻轉(zhuǎn)架，只能提供單方向翻轉(zhuǎn)，拆裝與維修操作依舊困難。隨著設(shè)計的優(yōu)化，提出多維度翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)架。利用蝸輪蝸桿，發(fā)揮其靈活性優(yōu)勢，實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)動，同時借助渦輪軸承受整個發(fā)動機的重量，以此保障維修操作的開展。

2 發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動部分的設(shè)計實踐

2.1 總體架構(gòu)

從使用的翻轉(zhuǎn)架來說，主要功能為翻轉(zhuǎn)發(fā)動機，以便于進行全方位維修操作?？傮w組成包括底盤組件、立柱以及箱體組件等。一般來說，翻轉(zhuǎn)架的性能參數(shù)選擇如下：（1）額定負重為500 kg。（2）系統(tǒng)的傳動部分傳動比為1∶ 60。（3）翻轉(zhuǎn)架的臺架高度設(shè)計為1015 mm。（4）翻轉(zhuǎn)角度為360°，支持鎖止任意角度。設(shè)計的翻轉(zhuǎn)架，要達到技術(shù)參數(shù)和功能要求，整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計達到緊湊合理狀態(tài)，保障強度和剛度達標(biāo)，做到兼顧使用性能和經(jīng)濟性[1]。開展翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計，嚴格貫徹標(biāo)準(zhǔn)化，按照現(xiàn)行的規(guī)范和要求，運用現(xiàn)代化計算方法。為達到靈活翻轉(zhuǎn)的要求，傳動部分使用的是蝸輪蝸桿，運用零部件的減速原理，發(fā)揮自鎖功能，達到所需的功能要求。

2.2 組裝要點

開展翻轉(zhuǎn)架組裝作業(yè)前，要進行檢查和處理，清除零部件加工殘留的銳角與毛刺以及異物等，防止安裝操作時產(chǎn)生擦傷。所有的零件，進行裝配前，均要做好清理以及清洗，不能存在毛刺或者飛邊等。按照安裝裝配的要求操作，保障螺釘和螺栓以及螺母等達到緊固要求，杜絕使用不匹配的旋具與扳手等。對螺母以及螺釘?shù)攘慵?，必須要做好緊固處理。相同的零部件，使用多件螺栓或者螺釘進行緊固，各個螺釘或者螺栓要交叉、對稱以及均勻擰緊。開展花鍵的裝配作業(yè)，同時接觸齒面數(shù)要超過2/3，并且做好接觸率的控制。一般來說，在鍵齒的長度與高度方面，接觸率要大于50%。

2.3 蝸輪蝸桿的基本計算

翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計，對于渦輪軸外端加持發(fā)動機等部件，將發(fā)動機裝置重量的最大值設(shè)置為1000 kg，將部件中心與立柱的間距，假定為450 mm，進而將渦輪軸看作為外伸梁外伸的部分長度是100 mm，進行受力分析，看強度是否能夠達標(biāo)。對于渦輪軸的直徑大小計算，利用彎扭合成強度公式運算獲得，保障強度達標(biāo)。根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)變形，開展校核。除此之外，要進行傳動受力與強度的計算，做好設(shè)計分析。

2.4 有限元分析

發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計，要對設(shè)計方案進行分析。使用的ANSYS軟件，為應(yīng)用較為廣泛的有限元分析工具，當(dāng)確定發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架參數(shù)后，組織開展三維建模，按照建模程序和要求，定義相應(yīng)的條件參數(shù)，實現(xiàn)各個零部件的網(wǎng)格化，進行運算分析，獲得翻轉(zhuǎn)架的有限元分析結(jié)果。通過模擬仿真，對翻轉(zhuǎn)架的使用開展分析與預(yù)測，完善翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計方案，提出高品質(zhì)的設(shè)計方案，為后續(xù)的制作和應(yīng)用把控。

設(shè)計時借助solidworks，開展三維建模，在有限元軟件的Workbench模塊中，以渦輪軸承載作用狀態(tài)下，開展靜力學(xué)分析。選擇的材料是45C，經(jīng)過網(wǎng)格劃分之后，在連接轉(zhuǎn)盤對應(yīng)的螺栓孔部位加載徑向力，加載10 000 N;對于蝸輪蝸桿連接位置進行力的加載，加載支反力，力的大小為1910 N。完成固定約束面的選擇之后，開展應(yīng)力應(yīng)變分析以及變形量分析，掌握應(yīng)力集中位置，采取處理措施，比如使用過渡圓半角R控制應(yīng)力集中。開展蝸輪蝸桿的仿真分析，選擇的材料類型是15Cr，使用錫青銅材料的渦輪，完成圖形裝配后導(dǎo)入，開展瞬態(tài)仿真分析，獲得位移與應(yīng)力等數(shù)據(jù)[2]。

3 發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動部分的設(shè)計總結(jié)

3.1 選擇適宜的傳動方式

從發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計角度來說，常用的傳動方式如下：（1）齒輪傳動。應(yīng)用較多的傳動機構(gòu)，齒輪機構(gòu)能實現(xiàn)空間任意兩軸或者多軸的運動、動力傳遞。使用方面具有能夠平行、交叉或者交錯等優(yōu)勢，不僅轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，且傳動恒定，不過齒輪傳動的應(yīng)用，對安裝精度有著特別高的要求，成本比較高。（2）蝸桿傳動。此類傳動主要是實現(xiàn)空間兩交錯軸運動與動力的傳遞，主要組成包括蝸桿與蝸輪，兩個軸線的交錯角可以是任意值，通常采用90°。從使用的效果和優(yōu)勢來說，具有傳動比大和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢，傳動比較平穩(wěn)，沖擊和振動很小。不過蝸桿傳動的效率低下，不如齒輪傳動，并且發(fā)熱量很大，齒面極易被磨損。一般來說，兩軸交錯且傳動比很大的工作場景下，多使用蝸輪蝸桿傳動，能夠起到安全保護的積極作用。（3）帶傳動。采用的帶傳動，主要利用帶輪上配置的柔性帶，通過運動或者動力傳遞發(fā)揮作用。從使用的效果來說，具有傳動平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，不過傳動裝置外部尺寸很大，效率比較低下。（4）鏈傳動。借助鏈條的作用，將有著特殊齒形的主動鏈輪的運動、動力，傳給從動鏈輪，實現(xiàn)傳動的功能。從使用反饋的效果來說，具有較強的過載能力，傳遞功率很大，作業(yè)可靠性和效率很高，能夠適應(yīng)惡劣的使用環(huán)境。不過其只能實現(xiàn)兩平行軸之間的傳動，極易磨損，相比其他傳動方式，傳動平穩(wěn)性很差。在發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計中，要結(jié)合使用場景特點和要求，通過綜合分析選擇適宜的傳動方案，為系統(tǒng)功能的實現(xiàn)提供支持和保障，切實發(fā)揮翻轉(zhuǎn)架的作用。

3.2 做好臺架的設(shè)計

從臺架發(fā)揮的功能角度來說，能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機的支撐，使其可以任意角度翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對發(fā)動機裝置的啟動以及停止等各類手動控制。在進行設(shè)計時，要結(jié)合發(fā)動機的外形尺寸大小和質(zhì)量要求，選擇適宜的臺架。對于臺架設(shè)計，要做好其與發(fā)動機之間的控制，發(fā)揮臺架的穩(wěn)定性以及強度優(yōu)勢，實現(xiàn)對發(fā)動機的支撐。一般來說，臺架制作多選擇方鋼材料，用于支撐發(fā)動機和銷，可以滿足實際需要。選擇的制作材料，強度要高于原材料，通過焊接或者螺栓連接方式，提高臺架的穩(wěn)定性與強度，配套橡膠輪，保證移動的便捷性，實現(xiàn)對振動的有效控制。對于底座位置的材料選擇，要結(jié)合發(fā)動機以及零部件的重量大小，做好精準(zhǔn)計算再選擇[3]。

3.3 其他設(shè)計

發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架與傳動部分設(shè)計，除了傳動和臺架部分，還涉及到箱體部分、翻轉(zhuǎn)托盤、軸承以及螺栓組合等。在設(shè)計時要結(jié)合各個部位的功能和特點，做好細節(jié)的設(shè)計和把控，保障各個部分的性能達到發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的使用需求，提高整個翻轉(zhuǎn)架的質(zhì)量，為發(fā)動機維修提供支持和保障。完成各個部分的設(shè)計后，要做好總體設(shè)計分析，檢驗發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的性能水平，分析是否能夠達到穩(wěn)定性和安全性的要求，為檢修工作的開展提供支持和保障，保障檢修工作安全有序開展[4]。

4 結(jié)語

從發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的使用角度來說，若想發(fā)揮其價值與作用，要做好設(shè)計環(huán)節(jié)的有效控制。文中結(jié)合多維度翻轉(zhuǎn)的發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架設(shè)計，進行了設(shè)計流程和要點的分析，總結(jié)設(shè)計和分析方法，共享給相關(guān)人員參考。翻轉(zhuǎn)架的使用日益增加，對其性能要求不斷提高，當(dāng)前的翻轉(zhuǎn)架還存在不足，需加大研發(fā)力度，提出性能更優(yōu)的方案。

參考文獻：

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[2] 陳艷，何將.一種懸臂梁式汽車發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（15）：176-177.

[3] 龔成平.發(fā)動機拆裝翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計與傳動部位分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（8）：3-4.

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